(57)【要約】【課題】必要とされる冷凍能力を発揮しながら、消費電力の低減化を図ることができる複数台のスターリング冷凍機の運転制御装置を提供すること。【解決手段】複数台のスターリング冷凍機の運転を制御するためのスターリング冷凍機の運転制御装置において、判断時点におけるスターリング冷凍機のそれぞれの運転状態から要求される所要冷却熱量を算出する冷却熱量算出部３５と、冷却熱量算出部３５で算出した所要冷却熱量に応じた複数の運転条件を導出する運転条件導出部３６と、運転条件導出部３６で導出した複数の運転条件から消費電力が最小となる条件を検出する運転条件検出部３７と、運転条件検出部３７で検出した運転条件に基づいて複数台のスターリング冷凍機のそれぞれの運転を制御する入力電力制御部３３および冷凍機運転率制御部３４とを備えたものである。【選択図】        図３
2005299942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数台のスターリング冷凍機の運転を制御するためのスターリング冷凍機の運転制御装置において、
判断時点におけるスターリング冷凍機のそれぞれの運転状態から要求される所要冷却熱量を算出する冷却熱量算出手段と、
前記冷却熱量算出手段で算出した所要冷却熱量に応じた複数の運転条件を導出する運転条件導出手段と、
前記運転条件導出手段で導出した複数の運転条件から消費電力が最小となる条件を検出する運転条件検出手段と、
前記運転条件検出手段で検出した運転条件に基づいて前記複数台のスターリング冷凍機のそれぞれの運転を制御する運転制御手段と
を備えたことを特徴とするスターリング冷凍機の運転制御装置。
【請求項２】
前記運転制御手段は、連続運転、間欠運転および運転停止のいずれかを組み合わせて前記複数台のスターリング冷凍機のそれぞれの運転を制御することを特徴とする請求項１に記載のスターリング冷凍機の運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スターリング冷凍機の運転制御装置に関し、より詳細には、例えば自動販売機等に適用された複数台のスターリング冷凍機のそれぞれの運転を制御するための運転制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動販売機等に適用される冷凍機においては、フロン系ガスが用いられていた。フロン系ガスは、大気中に放出されると、温室効果による地球温暖化を助長する。そのため、環境保護の観点からフロン系ガスの使用が世界的に規制される趨勢にある。
【０００３】
そのような背景において、近年、スターリング冷凍機が注目されている。スターリング冷凍機は、外部に圧縮機や凝縮器等を備えていない自己冷却型の冷凍機であり、内部の作動ガスを往復圧縮機で圧縮、膨張させることで、冷熱端部から冷熱を、放熱端部から高熱を発生するものである。ここに、作動ガスとしては、ヘリウムガス等の自然冷媒が用いられており、フロン系ガスを用いないので、スターリング冷凍機は地球環境に優しいものである。また、スターリング冷凍機は小型であり、高エネルギー効率を有することも周知である。
【０００４】
そして、自動販売機等にこのようなスターリング冷凍機を複数台適用する場合には、必要とされる冷凍能力を発揮しながら、消費電力の低減化を図ることが必要になる。
【０００５】
一方、冷凍機を複数台組み合わせて消費電力の低減化を図る技術として、ランキンサイクルを利用した冷凍機にインバータを用いて成る冷凍出力可変型冷凍機を複数台組み合わせ、冷凍機の入力電力周波数を変更可能なものが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１４５１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上記特許文献１に提案されている技術では、ランキンサイクルを利用した冷凍機は起動、停止時の消費電力のロスが非常に大きく、これら冷凍機を効率よく運転させるためには、各冷凍機を連続運転させることが必要になる。換言すると、特許文献１に提案されている技術は、各冷凍機の連続運転を条件として消費電力の低減化を図るものである。
【０００８】
ところで、スターリング冷凍機は、入力電力（入力電圧）を変化させると、冷凍能力が変化するという特質を有している。また、インバータを用いて入力電力周波数を変換することにより冷凍能力の制御を行うことが可能なランキンサイクルを利用した冷凍機とは違い、スターリング冷凍機は、起動、停止を繰り返しても、起動時の消費電力の損失が少ないという特質を有している。
【０００９】
従って、複数台のスターリング冷凍機を自動販売機等に適用する場合には、必ずしもすべてのスターリング冷凍機を連続運転させることが条件とはならず、上記特許文献１に提案されている技術とは別個に、必要とされる冷却能力を発揮しながら、消費電力の低減化を図ることができる運転制御が求められている。
【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みて、必要とされる冷凍能力を発揮しながら、消費電力の低減化を図ることができる複数台のスターリング冷凍機の運転制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るスターリング冷凍機の運転制御装置は、複数台のスターリング冷凍機の運転を制御するためのスターリング冷凍機の運転制御装置において、判断時点におけるスターリング冷凍機のそれぞれの運転状態から要求される所要冷却熱量を算出する冷却熱量算出手段と、前記冷却熱量算出手段で算出した所要冷却熱量に応じた複数の運転条件を導出する運転条件導出手段と、前記運転条件導出手段で導出した複数の運転条件から消費電力が最小となる条件を検出する運転条件検出手段と、前記運転条件検出手段で検出した運転条件に基づいて前記複数台のスターリング冷凍機のそれぞれの運転を制御する運転制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項２に係るスターリング冷凍機の運転制御装置は、前記運転制御手段は、連続運転、間欠運転および運転停止のいずれかを組み合わせて前記複数台のスターリング冷凍機のそれぞれの運転を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るスターリング冷凍機の運転制御装置によれば、冷却熱量算出手段が判断時点における複数台のスターリング冷凍機のそれぞれの運転状態から要求される所要冷却熱量を算出し、運転条件導出手段が算出した冷却能力に応じた複数の運転条件を導出し、運転条件検出手段が導出した複数の運転条件から消費電力が最小となる条件を検出し、運転制御手段が検出した運転条件に基づいて複数台のスターリング冷凍機のそれぞれの運転を制御するので、必要とされる冷凍能力を発揮しながら、消費電力の低減化を図ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、本発明に係るスターリング冷凍機の運転制御装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。以下においては、自動販売機に適用された複数台（二台）のスターリング冷凍機の運転制御装置について説明する。
【００１５】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る運転制御装置の運転制御の対象となる二台のスターリング冷凍機が適用された自動販売機の正面断面図である。この図１において、自動販売機は、本体キャビネット１を備えている。
【００１６】
本体キャビネット１は、前面が開口した直方状の断熱筐体として形成したものである。この本体キャビネット１には、その前面に図示しない外扉および内扉が設けてあり、その内部に例えば二つの断熱仕切板２ａ，２ｂに仕切られた三つの独立した商品収容庫３ａ，３ｂ，３ｃが左右に並んだ態様で配設してある。商品収容庫３ａ，３ｂ，３ｃは、缶入り飲料やペットボトル入り飲料等を所望の温度に保持した状態で収容するためのものである。
【００１７】
上記本体キャビネット１の内部において商品収容庫３ａ，３ｂ，３ｃの外部となる機械室４には、二台のスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂと、冷却器２１ａ，２１ｂと、放熱器２２ａ，２２ｂとが配設してある。
【００１８】
図２は、図１に示した自動販売機におけるスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂ、冷却器２１ａ，２１ｂおよび放熱器２２ａ，２２ｂを簡略して示した概念図である。二台のスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂは、機械室４の内部に横置きに載置してあり、稼動することにより冷熱を発生する冷却端部１１ａ，１１ｂと、高熱を発生する放熱端部１２ａ，１２ｂとを有している。尚、これら二台のスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂは、それぞれ冷凍出力が同じ大きさのものである。
【００１９】
冷却器２１ａ，２１ｂは、機械室４の内部に配設してあり、スターリング冷凍機１０ａ，１０ｂの冷却端部１１ａ，１１ｂからの冷熱をそれぞれ熱交換ダクト２３まで伝達して、該熱交換ダクト２３の内部の空気を冷却するものである。この冷却器２１ａ，２１ｂについて詳細に説明すると次のようなものである。
【００２０】
冷却器２１ａ，２１ｂは、熱輸送手段としてのヒートパイプを有している。ヒートパイプは、その内部に冷媒を封入してあり、凝縮部２１１ａ，２１１ｂと、蒸発部２１２ａ，２１２ｂと、液体ライン２１３ａ，２１３ｂと、蒸気ライン２１４ａ，２１４ｂとを備えて構成してある。ここに、冷媒としては、例えば二酸化炭素のように常温では気体であって、スターリング冷凍機１０ａ，１０ｂの冷却端部１１ａ，１１ｂからの冷熱では凍らないもの（不凍冷媒）が用いられている。
【００２１】
凝縮部２１１ａ，２１１ｂは、スターリング冷凍機１０ａ，１０ｂの冷却端部１１ａ，１１ｂに熱的に接続してある。この凝縮部２１１ａ，２１１ｂでは、冷却端部１１ａ，１１ｂから得た冷熱により冷媒が凝縮されて凝縮液になる。蒸発部２１２ａ，２１２ｂは、凝縮部２１１ａ，２１１ｂから所定の距離だけ離隔した位置に配設してある。この蒸発部２１２ａ，２１２ｂでは、外部から得た熱により冷媒が気化されて蒸気になる。換言すると、蒸発部２１２ａ，２１２ｂの周辺領域は、冷媒が気化することによって熱が奪われることになり、冷却される。液体ライン２１３ａ，２１３ｂは、凝縮部２１１ａ，２１１ｂと蒸発部２１２ａ，２１２ｂとを繋ぐ流路である。この液体ライン２１３ａ，２１３ｂは、凝縮部２１１ａ，２１１ｂで凝縮された冷媒を、該凝縮部２１１ａ，２１１ｂから蒸発部２１２ａ，２１２ｂまで移動させるためのものである。蒸気ライン２１４ａ，２１４ｂは、上記液体ライン２１３ａ，２１３ｂとは別個に、凝縮部２１１ａ，２１１ｂと蒸発部２１２ａ，２１２ｂ２１４とを繋ぐ流路である。この蒸気ライン２１４ａ，２１４ｂは、蒸発部２１２ａ，２１２ｂで気化された冷媒を、該蒸発部２１２ａ，２１２ｂから凝縮部２１１ａ，２１１ｂまで移動させるためのものである。液体ライン２１３ａ，２１３ｂと蒸気ライン２１４ａ，２１４ｂとの配置関係は、蒸気ライン２１４ａ，２１４ｂが液体ライン２１３ａ，２１３ｂの上方に位置するようになっている。これは、蒸気ライン２１４ａ，２１４ｂを通る冷媒の密度の方が、液体ライン２１３ａ，２１３ｂを通る冷媒の密度よりも小さいためである。このようなヒートパイプは、上述のように、液体ライン２１３ａ，２１３ｂと蒸気ライン２１４ａ，２１４ｂとがそれぞれ別個に設けられており、ループ型サーモサイフォン式ヒートパイプと呼ばれるものである。
【００２２】
放熱器２２ａ，２２ｂは、機械室４の内部に配設してあり、スターリング冷凍機１０ａ，１０ｂの放熱端部１２ａ，１２ｂからの高熱を自動販売機の外部に放出するためのものであり、高熱移送手段と、放熱用送風ファンとを有している。
【００２３】
高熱移送手段は、その内部に冷媒を封入してあり、蒸発部２２１ａ，２２１ｂと、凝縮部２２２ａ，２２２ｂと、蒸気ライン２２３ａ，２２３ｂと、液体ライン２２４ａ，２２４ｂとを備えて構成してある。ここに、冷媒としては、例えば水のように常温では液体であって、スターリング冷凍機１０ａ，１０ｂの放熱端部１２ａ，１２ｂからの高熱で気化されるものが用いられる。
【００２４】
蒸発部２２１ａ，２２１ｂは、スターリング冷凍機１０ａ，１０ｂの放熱端部１２ａ，１２ｂに熱的に接続してある。この蒸発部２２１ａ，２２１ｂでは、放熱端部１２ａ，１２ｂからの高熱により冷媒が気化されて蒸気になる。凝縮部２２２ａ，２２２ｂは、蒸発部２２１ａ，２２１ｂから所定の距離だけ離隔した位置に配設してある。この凝縮部２２２ａ，２２２ｂでは、外部から得た熱により冷媒が凝縮されて凝縮液になる。換言すると、凝縮部２２２ａ，２２２ｂの周辺領域は、冷媒が凝縮することによって熱が与えられることになり、加熱される。蒸気ライン２２３ａ，２２３ｂは、蒸発部２２１ａ，２２１ｂと凝縮部２２２ａ，２２２ｂとを繋ぐ流路である。この蒸気ライン２２３ａ，２２３ｂは、蒸発部２２１ａ，２２１ｂで気化された冷媒を、該蒸発部２２１ａ，２２１ｂから凝縮部２２２ａ，２２２ｂまで移動させるためのものである。液体ライン２２４ａ，２２４ｂは、上記蒸気ライン２２３ａ，２２３ｂとは別個に、蒸発部２２１ａ，２２１ｂと凝縮部２２２ａ，２２２ｂとを繋ぐ流路である。この液体ライン２２４ａ，２２４ｂは、凝縮部２２２ａ，２２２ｂで凝縮された冷媒を、該凝縮部２２２ａ，２２２ｂから蒸発部２２１ａ，２２１ｂまで移動させるためのものである。これら高熱移送手段には、冷媒を循環させるための動力となるポンプ２２５ａ，２２５ｂが所定の個所に配設してある。
【００２５】
放熱用送風ファン２４は、凝縮部２２２ａ，２２２ｂの周辺領域における所定の個所に配設してある。この放熱用送風ファン２４は、凝縮部２２２ａ，２２２ｂで冷媒が凝縮することによって加熱された空気を自動販売機の外部に放出するためのものである。
【００２６】
熱交換ダクト２３は、冷却器２１ａ，２１ｂの蒸発部２２１ａ，２２１ｂを包囲する態様で配設した管路であり、その内部を流れる空気を冷却するものである。より詳細に説明すると、熱交換ダクト２３は、蒸発部２２１ａ，２２１ｂで冷媒が気化することにより、その内部を流れる空気を冷却するものである。このように熱交換ダクト２３で冷却された空気は、送気ダクト２５ａ，２５ｂを経由して商品収容庫３ａ，３ｂ，３ｃの内部まで移動し、内部に収容された商品を冷却することになる。
【００２７】
図３は、本発明の実施の形態１に係るスターリング冷凍機の運転制御装置、すなわち図１および図２に示した二台のスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂの運転を制御する運転制御装置の構成を簡略的に示したブロック図である。この図３において、運転制御装置３０は、主制御部３１と、温度検出部３２と、入力電力制御部３３と、冷凍機運転率制御部３４と、冷凍能力算出部３５と、運転条件導出部３６と、運転条件検出部３７とを備えて構成してある。
【００２８】
主制御部３１は、記憶手段であるメモリ３８に格納されたプログラムやデータ等に基づいて運転制御装置３０の動作を統括的に制御するものである。温度検出部３２は、二台のスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂのそれぞれの冷却端部１１ａ，１１ｂおよび放熱端部１２ａ，１２ｂの温度を検出するものである。この温度検出部３２で検出された各スターリング冷凍機１０ａ，１０ｂにおける冷却端部１１ａ，１１ｂおよび放熱端部１２ａ，１２ｂのそれぞれの温度データは、メモリ３８に適宜格納されることになる。
【００２９】
入力電力制御部３３は、二台のスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂのそれぞれの入力電力（入力電圧）を制御するものである。冷凍機運転率制御部３４は、二台のスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂのそれぞれの運転率を制御するものである。
【００３０】
冷凍能力算出部３５は、判断時点における各スターリング冷凍機１０ａ，１０ｂの運転状態から要求される冷凍能力（所要冷却熱量）を算出するものである。より詳細には、温度検出部３２を通じて判断時点において検出した温度データと、入力電力制御部３３を通じて判断時点において制御している入力電力データと、冷凍機運転率制御部３４を通じて判断時点において制御している運転率データとに基づいて、必要な冷凍能力を算出するものである。
【００３１】
メモリ３８には種々のデータが予め格納してある。このメモリ３８に格納してあるデータについて説明する。メモリ３８には、入力電力に対する運転効率についての関数（以下、入力電力−運転効率関数ともいう）と、所要冷却熱量に対する消費電力についての関数（以下、所要冷却熱量−消費電力関数ともいう）とが格納してある。ここに、所要冷却熱量は、上記冷凍能力算出部３５で算出されるものであり、消費電力は、二台のスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂ、ポンプ２２５ａ，２２５ｂおよび放熱用送風ファン２４の消費電力の合計である。
【００３２】
入力電力−運転効率関数は、図４に示したようなものであり、図示の例では、冷却端部１１ａ，１１ｂの温度Ｔｃおよび放熱端部１２ａ，１２ｂの温度Ｔｈがある値の場合、例えばＴｃがｔ１、Ｔｈがｔ２の場合の関数を示している。このような関数の関係式は、下記式（１）のように表される。
【００３３】
Ｃ＝ｅ（Ｐ，Ｔｃ，Ｔｈ）・・・・・・（１）
ここで、Ｃは運転効率、Ｐは入力電力を示しており、ｅは関数を示している。
【００３４】
所要冷却熱量−消費電力関数は、図５に示したようなものであり、四つの所要冷却熱量−消費電力関数ｈ〜ｋが重なって示してあり、次のようになる。
【００３５】
所要冷却熱量−消費電力関数ｈは、図５中の点線で示した関数（以下、第一関数ともいう）であり、二台のスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂのうち一台のみ間欠運転した場合の関数である。より詳細には、図６に示したように、一台のスターリング冷凍機１０ａを入力電力を一定にして運転率を変化させて間欠運転させ、他の一台のスターリング冷凍機１０ｂを運転停止にさせた場合における関数であり、第一関数は、図７に示したようなものであり、関係式は、下記式（２）のように表される。
【００３６】
Ｗ＝ｆ２（Ｑ）・・・・・・（２）
ここで、Ｗは消費電力、Ｑは所要冷却熱量を示しており、ｆ２は関数を示している。
【００３７】
所要冷却熱量−消費電力関数ｉは、図５中の細線で示した関数（以下、第二関数ともいう）であり、二台のスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂのうち一台のみ連続運転した場合の関数である。より詳細には、図８に示したように、一台のスターリング冷凍機１０ａの入力電力を変化させながら連続運転させ、他の一台のスターリング冷凍機１０ｂを運転停止にさせた場合における関数であり、第二関数は、図９に示したようなものであり、関係式は、下記式（３）のように表される。
【００３８】
Ｗ＝ｆ１（Ｑ）・・・・・・（３）
ここで、ｆ１は関数を示している。
【００３９】
所要冷却熱量−消費電力関数ｊは、図５中の二点鎖線で示した関数（以下、第三関数ともいう）であり、二台のスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂを間欠運転した場合の関数である。より詳細には、図１０に示したように、二台のスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂを入力電力を一定にして運転率を変化させて間欠運転させた場合の関数であり、第三関数は、図１１に示したようなものであり、関係式は、下記式（４）のように表される。
【００４０】
Ｗ＝ｇ２（Ｑ）・・・・・・（４）
ここで、ｇ２は関数を示している。
【００４１】
所要冷却熱量−消費電力関数ｋは、図５中の太線で示した関数（以下、第四関数ともいう）であり、二台のスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂを連続運転した場合の関数である。より詳細には、図１２に示したように、二台のスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂを連続運転させた場合の関数であり、第四関数は、図１３に示したようなものであり、関係式は、下記式（５）のように表される。
【００４２】
Ｗ＝ｇ１（Ｑ）・・・・・・（５）
ここで、ｇ１は関数を示している。
【００４３】
運転条件導出部３６は、詳細は後述するが、冷凍能力算出部３５で算出した冷凍能力に応じた複数の運転条件、すなわちメモリ３８に格納してある種々の関数を導出するものである。運転条件検出部３７は、運転条件導出部３６で導出した複数の運転条件から消費電力が最小となる条件を検出するものである。
【００４４】
上記運転制御装置３０は、次のようにしてスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂの運転を制御する。ある判断時点において、運転制御装置３０の主制御部３１は、温度検出部３２を通じて二台のスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂのそれぞれの冷却端部１１ａ，１１ｂおよび放熱端部１２ａ，１２ｂの温度を検出する。検出した温度は、温度データとしてメモリ３８に格納する。また、主制御部３１は、入力電力制御部３３を通じて上記判断時点において制御している二台のスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂのそれぞれの入力電力データを取得するとともに、冷凍機運転率制御部３４を通じて上記判断時点において制御している二台のスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂのそれぞれの運転率データを取得する。
【００４５】
判断時点における温度データ、入力データおよび運転率データを検出、あるいは取得した後、主制御部３１は、冷凍能力算出部３５を通じて必要な冷凍能力を算出する。より詳細に説明すると、主制御部３１は、メモリ３８に予め格納してある入力電力−運転効率関数のうち温度データに相当するものを選択する。そして、選択した関数と、取得した入力電力とから判断時点における各スターリング冷凍機１０ａ，１０ｂの運転効率を算出する。この算出した運転効率と、運転率データと、入力電力とから下記式（６）のようにして必要な冷凍能力を算出する。
【００４６】
Ｑ＝Ｃ×Ｐ×Ｒ・・・・・・（６）
ここで、Ｒは運転率を示している。
【００４７】
冷凍能力算出部３５を通じて必要な冷凍能力（所要冷却熱量）を算出した主制御部３１は、運転条件検出部３７を通じて、メモリ３８に予め格納してある所要冷却熱量−消費電力関数において、算出した冷凍能力に相当する運転条件を導出する。具体的には、第一関数、第二関数、第三関数および第四関数のそれぞれに所要冷却熱量を代入して各関数の消費電力を導出する。そして、主制御部３１は、運転条件検出部３７を通じて、導出された消費電力のなかで最小となる運転条件を検出する。具体的には、冷凍能力が図５中における（イ）の範囲にある場合には、検出する運転条件は第一関数、すなわち一台のみ間欠運転となり、冷凍能力が図５中における（ロ）の範囲にある場合には、検出する運転条件は第二関数、すなわち一台のみ連続運転となり、冷凍能力が図５中における（ハ）の範囲にある場合には、検出する運転条件は第三関数、すなわち二台間欠運転となり、冷凍能力が図５中の（ニ）の範囲にある場合には、検出する運転条件は第四関数、すなわち二台連続運転となる。ここに、（イ）の範囲は、所要冷却熱量が原点から第一関数と第二関数との交点Ａの値ａ１までの間であり、（ロ）の範囲は、所要冷却熱量がａ１から第二関数と第三関数との交点Ｂの値ｂ１までの間であり、（ハ）の範囲は、所要冷却熱量がｂ１から第三関数と第四関数との交点Ｃの値ｃ１までの間であり、（ニ）の範囲は、所要冷却熱量がｃ１以上の値となる範囲である。
【００４８】
そして、主制御部３１は、運転条件検出部３７で検出した運転条件に従って、入力電力制御部３３および冷凍機運転率制御部３４を通じて、各スターリング冷凍機１０ａ，１０ｂの運転を制御する。つまり、入力電力制御部３３および冷凍機運転率制御部３４は、ともに運転制御手段を構成している。
【００４９】
以上説明したように、本発明の実施の形態１に係る運転制御装置３０によれば、冷凍能力算出部３５を通じて判断時点における各スターリング冷凍機１０ａ，１０ｂの運転状態から必要な冷凍能力を算出し、運転条件導出部３６を通じて算出した冷凍能力に応じた運転条件を導出し、運転条件検出部３７を通じて消費電力が最小となる運転条件を検出して各スターリング冷凍機１０ａ，１０ｂの運転を制御するので、必要とされる冷凍能力を発揮しながら、消費電力の低減化を図ることができる。
【００５０】
＜実施の形態２＞
以下、本発明の実施の形態２について説明する。この実施の形態２では、上記実施の形態１とは異なり、二台のスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂの冷凍出力が異なる場合について説明する。従って、スターリング冷凍機１０ａ，１０ｂの冷凍出力以外は、上記実施の形態１と構成が同じであるため、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００５１】
運転制御装置３０のメモリ３８には、図１４に示したような、所要冷却熱量−消費電力関数が予め格納してある。この所要冷却熱量−消費電力関数は、六つの所要冷却熱量−消費電力関数ｍ〜ｒが重なって示してあり、次のようになる。
【００５２】
所要冷却熱量−消費電力関数ｍは、二台のうち冷凍出力の小さいスターリング冷凍機１０ａのみ間欠運転した場合の関数（以下、第五関数ともいう）である。より詳細には、冷凍出力の小さいスターリング冷凍機１０ａを入力電力を一定にして運転率を変化させて間欠運転させ、冷凍出力の大きいスターリング冷凍機１０ｂを運転停止にさせた場合における関数である。
【００５３】
所要冷却熱量−消費電力関数ｎは、二台のうち冷凍出力の小さいスターリング冷凍機１０ａのみ連続運転した場合の関数（以下、第六関数ともいう）である。より詳細には、冷凍出力の小さいスターリング冷凍機１０ａを連続運転させ、冷凍出力の大きいスターリング冷凍機１０ｂを運転停止にさせた場合における関数である。
【００５４】
所要冷却熱量−消費電力関数ｏは、二台のうち冷凍出力の大きいスターリング冷凍機１０ｂのみ間欠運転した場合の関数（以下、第七関数ともいう）である。より詳細には、冷凍出力の大きいスターリング冷凍機１０ｂを入力電力を一定にして運転率を変化させて間欠運転させ、冷凍出力の小さいスターリング冷凍機１０ａを運転停止にさせた場合における関数である。
【００５５】
所要冷却熱量−消費電力関数ｐは、二台のうち冷凍出力の大きいスターリング冷凍機１０ｂのみ連続運転した場合の関数（以下、第八関数ともいう）である。より詳細には、冷凍出力の大きいスターリング冷凍機１０ｂを連続運転させ、冷凍出力の小さいスターリング冷凍機１０ａを運転停止にさせた場合における関数である。
【００５６】
所要冷却熱量−消費電力関数ｑは、二台のうち冷凍出力の小さいスターリング冷凍機１０ａを間欠運転し、冷凍出力の大きいスターリング冷凍機１０ｂを連続運転した場合の関数（以下、第九関数ともいう）である。所要冷却熱量−消費電力関数ｒは、二台のスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂをともに連続運転した場合の関数（以下、第十関数ともいう）である。
【００５７】
このような場合において、冷凍能力算出部３５を通じて必要な冷凍能力（所要冷却熱量）を算出した主制御部３１は、運転条件検出部３７を通じて、メモリ３８に予め格納してある所要冷却熱量−消費電力関数において、算出した冷凍能力に相当する運転条件を導出する。具体的には、第五〜第十関数のそれぞれに所要冷却熱量を代入して各関数の消費電力を導出する。そして、主制御部３１は、運転条件検出部３７を通じて、導出された消費電力のなかで最小となる運転条件を検出する。具体的には、冷凍能力が図１４中における（イ）の範囲にある場合には、検出する運転条件は第五関数、すなわち冷凍出力の小さいスターリング冷凍機１０ａのみ間欠運転となる。冷凍能力が図１４中における（ロ）の範囲にある場合には、検出する運転条件は第六関数、すなわち冷凍出力の小さいスターリング冷凍機１０ａのみ連続運転となる。冷凍能力が図１４中における（ハ）の範囲にある場合には、検出する運転条件は第七関数、すなわち冷凍出力の大きいスターリング冷凍機１０ｂのみ間欠運転となる。冷凍能力が図１４中の（ニ）の範囲にある場合には、検出する運転条件は第八関数、すなわち冷凍出力の大きいスターリング冷凍機１０ｂのみ連続運転となる。冷凍出力が図１４中の（ホ）の範囲にある場合には、検出する運転条件は第九関数、すなわち冷凍出力の小さいスターリング冷凍機１０ａが間欠運転し、冷凍出力の大きいスターリング冷凍機１０ｂが連続運転となる。冷凍出力が図１４中の（ヘ）の範囲ある場合には、二台のスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂがともに連続運転となる。
【００５８】
そして、主制御部３１は、運転条件検出部３７で検出した運転条件に従って、入力電力制御部３３および冷凍機運転率制御部３４を通じて、各スターリング冷凍機１０ａ，１０ｂの運転を制御する。
【００５９】
以上説明したように、本発明の実施の形態２に係る運転制御装置３０によれば、冷凍能力算出部３５を通じて判断時点における各スターリング冷凍機１０ａ，１０ｂの運転状態から必要な冷凍能力を算出し、運転条件導出部３６を通じて算出した冷凍能力に応じた運転条件を導出し、運転条件検出部３７を通じて消費電力が最小となる運転条件を検出して各スターリング冷凍機１０ａ，１０ｂの運転を制御するので、必要とされる冷凍能力を発揮しながら、消費電力の低減化を図ることができる。
【００６０】
以上本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、種々の変更を行うことができ、例えば運転制御するスターリング冷凍機１０ａ，１０ｂは二台に限られず、それより多い複数台であっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明に係るスターリング冷凍機の運転制御装置は、例えば自動販売機等に適用された複数台のスターリング冷凍機の運転を制御するものに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る運転制御装置の運転制御の対象となる二台のスターリング冷凍機が適用された自動販売機の正面断面図である。
【図２】図１に示した自動販売機におけるスターリング冷凍機、冷却器および放熱器を簡略して示した概念図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るスターリング冷凍機の運転制御装置の構成を簡略的に示したブロック図である。
【図４】入力電力−運転効率関数を示した図表である。
【図５】本発明の実施の形態１における所要冷却熱量−消費電力関数を示した図表である。
【図６】スターリング冷凍機の運転と、それに対応した消費電力ＯＮ/ＯＦＦを示した説明図である。
【図７】図５における所要冷却熱量−消費電力関数ｈを示した図表である。
【図８】スターリング冷凍機の運転と、それに対応した消費電力ＯＮ/ＯＦＦを示した説明図である。
【図９】図５における所要冷却熱量−消費電力関数ｉを示した図表である。
【図１０】スターリング冷凍機の運転と、それに対応した消費電力ＯＮ/ＯＦＦを示した説明図である。
【図１１】図５における所要冷却熱量−消費電力関数ｊを示した図表である。
【図１２】スターリング冷凍機の運転と、それに対応した消費電力ＯＮ/ＯＦＦを示した説明図である。
【図１３】図５における所要冷却熱量−消費電力関数ｋを示した図表である。
【図１４】本発明の実施の形態２における所要冷却熱量−消費電力関数を示した図表である。
【符号の説明】
【００６３】
１０ａ，１０ｂ      スターリング冷凍機
１１ａ，１１ｂ      冷却端部
１２ａ，１２ｂ      放熱端部
２１ａ，２１ｂ      冷却器
２１１ａ，２１１ｂ      凝縮部
２１２ａ，２１２ｂ      蒸発部
２１３ａ，２１３ｂ      液体ライン
２１４ａ，２１４ｂ      蒸気ライン
２２ａ，２２ｂ      放熱器
２２１ａ，２２１ｂ      蒸発部
２２２ａ，２２２ｂ      凝縮部
２２３ａ，２２３ｂ      蒸気ライン
２２４ａ，２２４ｂ      液体ライン
３０      運転制御装置
３１      主制御部
３２      温度検出部
３３      入力電力制御部
３４      冷凍機運転率制御部
３５      冷凍能力算出部
３６      運転条件導出部
３７      運転条件検出部
３８      メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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